(57)【要約】【課題】噴射量の経時変化（劣化）を最適に補正できるディーゼル機関の噴射量制御装置を提供する。【解決手段】ＥＣＵは、無負荷アイドル運転状態から機関回転速度が所定の割合で増加する加速状態が得られる様に、アクセル擬似装置を制御して、アクセル開度を一定時間に所定量（例えば３０％）だけ変化させる。その後、無負荷アイドル運転状態から所定の回転速度に達するまでの所要時間を計測して、Ｎ回以上の計測値の平均値（今回平均値ΔＴ２）を算出した後、前回平均値ΔＴ１と今回平均値ΔＴ２とを比較する。ここで、前回平均値ΔＴ１と今回平均値ΔＴ２との差が所定値以上ある時は、噴射量が経時変化したと判断して、両者の差分に応じて噴射量指令値を補正する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼル機関の筒内に燃料を噴射するインジェクタと、
前記ディーゼル機関の運転状態に応じて噴射量指令値を算出する指令値算出手段と、
算出された噴射量指令値に従って前記インジェクタを駆動する駆動手段と、
前記インジェクタより噴射される噴射量の経時変化を補正する噴射量補正手段とを備えるディーゼル機関の噴射量制御装置であって、
前記噴射量補正手段は、
アクセル開度を制御できるアクセル開度制御手段と、
前記ディーゼル機関の無負荷アイドル運転状態から、機関回転速度が所定の割合で増加する加速状態が得られる様に、前記アクセル開度制御手段を用いて前記アクセル開度を一定時間に所定量だけ変化させる加速状態設定手段と、
前記ディーゼル機関の加速状態に応じて、前記機関回転速度が無負荷アイドル運転状態から所定の回転速度に達するまでの所要時間を計測する計測手段と、
この計測手段により計測された今回の計測値と前回あるいは前回以前の計測値とを比較して、両者の差が所定値以上か否かを判定する判定手段と、
今回の計測値と前回あるいは前回以前の計測値との差が所定値以上と判定された場合に、両者の差に応じて前記噴射量指令値を補正する指令値補正手段とを有することを特徴とするディーゼル機関の噴射量制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載したディーゼル機関の噴射量制御装置において、
前記判定手段によって比較される今回の計測値と前回あるいは前回以前の計測値は、それぞれ複数回の計測による平均値であることを特徴とするディーゼル機関の噴射量制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載したディーゼル機関の噴射量制御装置において、
前記指令値補正手段は、前記噴射量指令値と噴射量との相関を示す初期の噴射量特性を記憶すると共に、前記初期の噴射量特性に対し、複数の補正中心値を設定して前記噴射量指令値を補正することを特徴とするディーゼル機関の噴射量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インジェクタより噴射される噴射量の経時変化を補正する噴射量補正手段を備えたディーゼル機関の噴射量制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼル機関用の燃料噴射システムとして知られるコモンレール式燃料噴射装置がある。このコモンレール式燃料噴射装置は、噴射圧力相当の高圧燃料を蓄圧するコモンレールと、このコモンレールより供給される高圧燃料をディーゼル機関の筒内へ噴射するインジェクタとを備え、このインジェクタより噴射される噴射量および噴射タイミングがＥＣＵ（電子制御装置）により制御される。
【特許文献１】特開昭６２−２５８１６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、上記のコモンレール式燃料噴射装置では、インジェクタの内部部品の摩耗（例えばノズルシートの摩耗）等により、筒内への噴射量が経時的に増加する傾向がある。このため、エンジン出荷時のトルク特性に対して、噴射量とエンジン出力との相関にずれが生じるという問題があった。従って、噴射量の経時的な増加を補正することが望まれるが、インジェクタより筒内へ噴射される実際の噴射量を直接検出する手段が無いため、現状では噴射量の経時変化を適正に補正することは極めて困難である。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、噴射量の経時変化（劣化）を最適に補正できるディーゼル機関の噴射量制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（請求項１の発明）
本発明は、インジェクタより噴射される噴射量の経時変化を補正する噴射量補正手段を備えるディーゼル機関の噴射量制御装置であって、噴射量補正手段は、アクセル開度を制御できるアクセル開度制御手段と、ディーゼル機関の無負荷アイドル運転状態から、機関回転速度が所定の割合で増加する加速状態が得られる様に、アクセル開度制御手段を用いてアクセル開度を一定時間に所定量だけ変化させる加速状態設定手段と、ディーゼル機関の加速状態に応じて、機関回転速度が無負荷アイドル運転状態から所定の回転速度に達するまでの所要時間を計測する計測手段と、この計測手段により計測された今回の計測値と前回あるいは前回以前の計測値とを比較して、両者の差が所定値以上か否かを判定する判定手段と、今回の計測値と前回あるいは前回以前の計測値との差が所定値以上と判定された場合に、両者の差に応じて噴射量指令値を補正する指令値補正手段とを有することを特徴とする。
【０００５】
上記の構成によれば、ディーゼル機関の加速状態における加速度を計測し、同一の運転条件の基で計測される今回の計測値と前回あるいは前回以前の計測値とを比較することで、噴射量の変化（増減）を推定することが可能である。つまり、無負荷アイドル運転状態からアクセル開度を一定時間に所定量だけ変化させた場合に、機関回転速度が無負荷アイドル運転状態から所定の回転速度に達するまでの所要時間を計測し、今回の計測値と前回あるいは前回以前の計測値とが略同一（今回の計測値と前回あるいは前回以前の計測値との差が所定値未満）であれば、前回あるいは前回以前の計測時から今回の計測時までの間に、噴射量の経時変化は殆ど起きていないと推定できる。
一方、今回の計測値と前回あるいは前回以前の計測値とが異なる（今回の計測値と前回あるいは前回以前の計測値との差が所定値以上）場合は、前回あるいは前回以前の計測時から今回の計測時までの間に、噴射量の経時変化が起きていると推定できるので、今回の計測値と前回あるいは前回以前の計測値との差に応じて、噴射量指令値を補正する。
【０００６】
（請求項２の発明）
請求項１に記載したディーゼル機関の噴射量制御装置において、判定手段によって比較される今回の計測値と前回あるいは前回以前の計測値は、それぞれ複数回の計測による平均値であることを特徴とする。
この場合、計測回数を複数回とし、その平均値を比較することで、より正確に噴射量の変化（増減）を推定することができ、噴射量補正の精度を向上できる。
【０００７】
（請求項３の発明）
請求項１または２に記載したディーゼル機関の噴射量制御装置において、指令値補正手段は、噴射量指令値と噴射量との相関を示す初期の噴射量特性を記憶すると共に、初期の噴射量特性に対し、複数の補正中心値を設定して噴射量指令値を補正することを特徴とする。
補正中心値を一点のみ設定して噴射量指令値を補正した場合、補正中心値から離れる程、初期の噴射量特性に対して噴射量のずれが大きくなるが、複数の補正中心値を設定して補正することで、補正後の噴射量指令値と噴射量との関係を初期の噴射量特性により近づけることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は噴射量補正制御に係わるタイムチャートであり、図２はディーゼル機関に搭載される燃料噴射システムの全体図である。
本実施例のディーゼル機関１は、図２に示す蓄圧式燃料噴射装置２を搭載する。
蓄圧式燃料噴射装置２は、噴射圧力に相当する高圧燃料を蓄圧するコモンレール３と、燃料タンク４より汲み上げた燃料を加圧してコモンレール３に圧送する燃料供給ポンプ５と、コモンレール３に蓄圧された高圧燃料をディーゼル機関１の筒内に噴射するインジェクタ６等を有し、電子制御ユニット（以下ＥＣＵ７と呼ぶ）により、燃料供給ポンプ５およびインジェクタ６の動作が電子制御される。
【００１０】
コモンレール３は、燃料供給ポンプ５より供給された高圧燃料を目標レール圧まで蓄圧する。目標レール圧は、ディーゼル機関１の運転状態（アクセル開度と機関回転速度など）に応じてＥＣＵ７により設定される。このコモンレール３には、蓄圧された燃料圧力（実レール圧）を検出してＥＣＵ７に出力する圧力センサ８と、燃料タンク４に通じる低圧通路９を開閉する減圧弁１０が取り付けられている。この減圧弁１０は、ＥＣＵ７により制御されて、例えば、車両の減速時に開弁することで、速やかに実レール圧を減圧することが可能である。
【００１１】
燃料供給ポンプ５は、ディーゼル機関１に駆動されて回転するカム軸１１と、このカム軸１１に駆動されて燃料タンク４から燃料を汲み上げるフィードポンプ１２、カム軸１１の回転に同期してシリンダ１３内を往復動するプランジャ１４、シリンダ１３内の加圧室１５に吸入される燃料量を調量する吸入調量弁１６、加圧室１５に通じる入口側通路（吸入通路１７）に設けられる吸入弁１８、および加圧室１５に通じる出口側通路（吐出通路１９）に設けられる吐出弁２０等より構成される。また、吐出弁２０より下流側の吐出通路１９には、実レール圧が予め設定された上限値を超えないように制限するプレッシャリミッタ（図示せず）が取り付けられている。
【００１２】
この燃料供給ポンプ５の作動について説明する。
カム軸１１の回転により、プランジャ１４がシリンダ１３内を上死点から下死点に向かって移動すると、加圧室１５の圧力が低下するため、フィードポンプ１２より送り出された燃料が吸入弁１８を押し開いて加圧室１５に吸入される。この加圧室１５に吸入される燃料量は、ＥＣＵ７により制御される吸入調量弁１６の弁開度に応じて決定される。
プランジャ１４がシリンダ１３内を下死点から上死点に向かって移動すると、加圧室１５に吸入された燃料が加圧され、その燃料圧力が吐出弁２０の開弁圧を超えると、吐出弁２０が開弁して、加圧室１５の燃料がコモンレール３へ圧送される。
【００１３】
インジェクタ６は、ディーゼル機関１の各気筒にそれぞれ取り付けられ、高圧配管２１を介してコモンレール３に接続されている。このインジェクタ６は、ＥＣＵ７によって電子制御される電磁弁６ａと、この電磁弁６ａを介して燃料の噴射時期および噴射量が制御されるノズル６ｂとを有している。
電磁弁６ａは、コモンレール３より高圧燃料が供給される制御室（図示せず）の燃料圧力を制御するもので、制御室に通じる低圧通路（図示せず）を開くことで、制御室の燃料圧力が低下し、低圧通路を閉じることで、制御室の燃料圧力が上昇する。
【００１４】
ノズル６ｂは、噴孔（図示せず）を開閉するためのニードル（図示せず）を内蔵し、前記制御室の燃料圧力がニードルの背圧（ニードルを閉弁方向に付勢する力）として作用している。従って、電磁弁６ａが低圧通路を開いて制御室の燃料圧力が低下し、ニードルを開弁方向に付勢する開弁力が制御室の燃料圧力を上回ると、ニードルが開弁して、コモンレール３より供給された高圧燃料が噴孔（図示せず）より噴射される。一方、電磁弁６ａが低圧通路を閉じて制御室の燃料圧力が上昇し、ニードルを開弁方向に付勢する開弁力より制御室の燃料圧力の方が大きくなると、ニードルが閉弁して噴射が終了する。
【００１５】
ＥＣＵ７は、図２に示す各種センサ類（ＮＥセンサ２２、アクセル開度センサ２３、圧力センサ８等）で検出されたセンサ情報を入力し、これらのセンサ情報を基に、以下に説明する噴射量制御および噴射圧制御を実施する。
ＮＥセンサ２２は、ディーゼル機関１のクランク軸が１回転する間に複数のパルス信号を出力する。ＥＣＵ７では、ＮＥセンサ２２より出力されたパルス信号の時間間隔を計測することで、機関回転速度ＮＥを検出することができる。
アクセル開度センサ２３は、運転者が操作するアクセルペダル２４の操作量（踏込み量）よりアクセル開度を検出して、検出結果をＥＣＵ７に出力する。
【００１６】
噴射量制御は、インジェクタ６より噴射される噴射量および噴射時期を制御するもので、機関回転速度とアクセル開度を基に、ディーゼル機関１の運転状態に応じた最適な噴射量および噴射時期を演算し、その演算結果に従ってインジェクタ６の電磁弁６ａを駆動する。なお、ＥＣＵ７は、ディーゼル機関１の運転状態に応じて噴射量指令値（噴射パルス幅）を算出する指令値算出手段、および算出された噴射量指令値に従ってインジェクタ６を駆動する駆動手段等の機能を有している。
【００１７】
噴射圧制御は、コモンレール３に蓄圧される燃料圧力を制御するもので、圧力センサ８によって検出される実レール圧が目標レール圧と一致する様に、燃料供給ポンプ５の吐出量（ポンプ吐出量）をフィードバック制御する。
また、ＥＣＵ７は、本発明の加速状態設定手段、計測手段、判定手段、および指令値補正手段等の機能を備え、これらの機能により、噴射量の経時変化を補正するための噴射量補正制御を実施する。この噴射量補正制御を実施するＥＣＵ７の処理手順を図３に示すフローチャートを基に説明する。
【００１８】
ステップ１０…噴射量補正制御を実施するための点検モードが選択されたか否かを判定する。この点検モードは、例えば、車室内に専用のモード選択スイッチを設定し、このモード選択スイッチをＯＮ操作することで選択できる。この判定結果がＮＯの場合、つまり点検モードが選択されていない時は、本処理を終了する。判定結果がＹＥＳの場合は、次のステップ２０へ進む。
【００１９】
ステップ２０…ディーゼル機関１の燃料噴射システムが正常に作動しているか否かを判定する。例えば、インジェクタ６や燃料供給ポンプ５等の燃料噴射システムに係わる電気的な故障の有無を判断して、何らかの故障が確認された時（判定結果がＮＯ）は、本処理を終了し、故障が確認されない時（判定結果ＹＥＳ）は、次のステップ３０へ進む。
ステップ３０…アクセル擬似装置の電源をＯＮする。このアクセル擬似装置は、本発明のアクセル開度制御手段の一例であり、外部からアクセルペダル２４を機械的に操作してアクセル開度を制御することが可能である。
【００２０】
ステップ４０…補正実施条件が成立しているか否かを判定する。この補正実施条件として、（１）車両が停止状態であること、（２）無負荷アイドル運転状態であること等が挙げられる。この判定結果がＹＥＳの場合、つまり補正実施条件が成立している時は、次のステップ５０へ進み、判定結果がＮＯの場合は、本処理を終了する。
ステップ５０…アクセル制御モードを実施する。このアクセル制御モードは、無負荷アイドル運転状態から機関回転速度が所定の割合で増加する加速状態が得られる様に、前記アクセル擬似装置を制御して、図１（ａ）に示す様に、アクセル開度を一定時間に所定量（例えば３０％）だけ変化させる。このアクセル開度の変化に応じて、ＥＣＵ７の指令値算出手段により算出される噴射量指令値が段階的に増加する（図１（ｂ）参照）。
【００２１】
ステップ６０…無負荷アイドル運転状態から所定の回転速度に達するまでの所要時間を計測する（図１（ｃ）参照）。
ステップ７０…ステップ６０で計測された計測値（所要時間）を、ＥＣＵ７に内蔵されるメモリに記憶する。
ステップ８０…計測回数がＮ回（例えば１０回）以上か否かを判定する。この判定結果がＮＯの場合、つまり計測回数がＮ回に達していない時は、ステップ５０へ戻り、同一条件の基で再度計測を実施する。判定結果がＹＥＳの場合は、次のステップ９０へ進む。
ステップ９０…メモリに記憶されたＮ回以上の計測値の平均値を算出する。
【００２２】
ステップ１００…前回の点検モードにて計測されたＮ回以上の計測値の平均値（前回平均値ΔＴ１）と、ステップ９０で算出された今回の計測値の平均値（今回平均値ΔＴ２）とを比較して、両者の差が所定値以上か否かを判定する。この判定結果がＹＥＳの場合、つまり前回平均値ΔＴ１と今回平均値ΔＴ２との差が所定値以上の時は、次のステップ１１０へ進み、判定結果がＮＯの場合は、本処理を終了する。
ステップ１１０…前回平均値ΔＴ１と今回平均値ΔＴ２との差が所定値以上ある時は、噴射量が経時変化したと判断して、両者の差分に応じて噴射量指令値を補正する。
【００２３】
続いて、噴射量指令値の補正方法について説明する。
ＥＣＵ７は、噴射量指令値と噴射量との相関を示す初期の噴射量特性（マスタ特性と呼ぶ）を記憶しており、このマスタ特性の噴射量指令値に１点または多点の補正中心値を設定して、その補正中心値において劣化後の噴射量特性を補正する。
例えば、１点補正の場合は、図４（ａ）に示す様に、マスタ特性（実線ａで示すグラフ）の噴射量指令値に１点だけ補正中心値を設定し、マスタ特性と劣化後の噴射量特性（実線ｂで示すグラフ）との噴射量ずれ量を補正中心値において補正することで、補正後の噴射量特性（実線ｃで示すグラフ）が得られる。
【００２４】
また、多点補正の場合は、図４（ｂ）に示す様に、マスタ特性（実線ａで示すグラフ）の噴射量指令値に複数（図では２点）の補正中心値を設定し、マスタ特性と劣化後の噴射量特性（実線ｂで示すグラフ）との噴射量ずれ量を各補正中心値において補正することで、補正後の噴射量特性（実線ｃで示すグラフ）が得られる。この多点補正では、複数の補正中心値でマスタ特性と劣化後の噴射量特性とのずれ量を補正できるので、補正後の噴射量指令値と噴射量との関係をマスタ特性により近づけることができる。
上記の噴射量補正制御は、例えば、整備工場で実施する場合と、ユーザ自身がモード選択スイッチをＯＮ操作して実施する場合とが考えられる。
【００２５】
（実施例１の効果）
上記の実施例１に記載した噴射量補正制御によれば、同一条件の基で計測されるディーゼル機関１の加速度を比較することで、噴射量の変化（増減）を推定することが可能である。つまり、無負荷アイドル運転状態からアクセル開度を一定時間に所定量だけ変化させた場合に、機関回転速度が無負荷アイドル運転状態から所定の回転速度に達するまでの所要時間を計測し、今回の計測値（今回平均値ΔＴ２）と前回の計測値（前回平均値ΔＴ１）とが略同一（両者の差が所定値未満）であれば、前回の計測時から今回の計測時までの間に、噴射量の経時変化は殆ど起きていないと推定できる。
【００２６】
一方、図１（ｃ）に示す様に、今回の計測値（今回平均値ΔＴ２）と前回の計測値（前回平均値ΔＴ１）とが異なる（両者の差が所定値以上である）場合は、前回の計測時から今回の計測時までの間に、噴射量の経時変化が起きていると推定できる。従って、今回平均値ΔＴ２と前回平均値ΔＴ１との差に応じて噴射量指令値を補正することにより、噴射量指令値と噴射量との相関を示す噴射量特性をマスタ特性に近づけることができ、噴射量の経時変化を補正できる。なお、実施例１では、今回の計測値と前回の計測値とを比較しているが、今回の計測値と前回より以前の計測値とを比較して、両者の差が所定値以上の時に噴射量指令値を補正することも可能である。
【００２７】
実施例１に記載した噴射量補正制御において、点検モード時にギヤ操作が行われた場合、つまり無負荷アイドル運転状態からギヤ位置が変更された場合は、ステップ４０の補正実行条件が不成立となるため、噴射量補正制御を中止する。
また、ステップ６０での計測は、同一条件の基で行う必要があるため、ディーゼル機関１によって駆動される補機（例えば発電機、エアコンのコンプレッサ等）に対する制御信号を監視して、補機の制御モードが変化した場合は、噴射量補正制御を中止する。
【００２８】
実施例１では、アクセル擬似装置によりアクセルペダル２４を機械的に操作してアクセル開度を制御する例を記載したが、ＥＣＵ７によりアクセル開度信号を制御することで、アクセル開度を一定時間に所定量だけ変化させても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】噴射量補正制御に係わるタイムチャートである。
【図２】ディーゼル機関に搭載される燃料噴射システムの全体図である。
【図３】噴射量補正制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】噴射量指令値の補正方法を示す噴射量特性図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  ディーゼル機関
６  インジェクタ
７  ＥＣＵ（噴射量制御装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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